DE4124747A1

DE4124747A1 - SEMICONDUCTOR CONTROL DEVICE

Info

Publication number: DE4124747A1
Application number: DE4124747A
Authority: DE
Inventors: Haruyoshi Mori
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-07-25
Filing date: 1991-07-25
Publication date: 1992-01-30
Also published as: CA2047771A1; JPH0483416A; KR920003646A; US5166541A; CA2047771C; DE4124747C2; FR2665309B1; JP2855816B2; FR2665309A1; KR940011278B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiter-Steuerungsvorrichtung, in welcher zum Beispiel Transistoren verwendet werden.The present invention relates to a Semiconductor control device in which, for example Transistors are used.

Fig. 7 ist ein Schaltplan, der eine herkömmliche Halbleiter-Steuerungsvorrichtung zeigt. In der Figur bezeichnen Bezugsziffern 1a und 1b jeweils einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate, der ein Halbleiter-Steuerungselement darstellt (im folgenden als IGBT) bezeichnet. Jeder IGBT weist ein Paar von Hauptstromkreiselektroden auf, das heißt einen Kollektor C und einen Emitter E. Jeder IGBT ist ferner mit einem Anschluß (e) auf der Seite des Emitters E ausgestattet, der sich auf einem Bezugspotential befindet, und hat eine Steuerelektrode (g), die vom Kollektor C und von dem Emitter E isoliert ist. Bezugsziffer 2 bezeichnet eine Busleitung auf der Seite einer Stromversorgung; Bezugsziffer 3 bezeichnet eine Busleitung auf der Lastseite; Bezugsziffer 4 bezeichnet einen ersten Verbindungsleiter auf der linken Seite; Bezugsziffer 5 bezeichnet die Induktivität des Verbindungsleiters 4 auf der linken Seite in schematischer Darstellung; Bezugsziffer 6 bezeichnet einen ersten Verbindungsleiter auf der rechten Seite; und Bezugsziffer 7 bezeichnet die Induktivität des Verbindungsleiters 6 auf der rechten Seite in einer schematischen Darstellung. Bei zwei IGBTs 1 auf der rechten und linken Seite sind ihre Kollektoren C mit der Stromversorgungsbusleitung 2 jeweils über zweite Verbindungsleiter 4a und 6a verbunden; ihre Emitter E sind mit der lastseitigen Busleitung 3 jeweils über die ersten Verbindungsleiter 4 verbunden. Fig. 7 is a circuit diagram showing a conventional semiconductor control device. In the figure, reference numerals 1 a and 1 b each designate an insulated gate bipolar transistor which is a semiconductor control element (hereinafter referred to as IGBT). Each IGBT has a pair of main circuit electrodes, i.e. a collector C and an emitter E. Each IGBT is further provided with a terminal (e) on the side of the emitter E, which is at a reference potential, and has a control electrode (g ), which is isolated from the collector C and from the emitter E. Reference numeral 2 denotes a bus line on a power supply side; Reference numeral 3 denotes a bus line on the load side; Reference numeral 4 denotes a first connection conductor on the left side; Reference numeral 5 denotes the inductance of the connecting conductor 4 on the left side in a schematic representation; Reference numeral 6 denotes a first connection conductor on the right side; and reference numeral 7 denotes the inductance of the connecting conductor 6 on the right side in a schematic representation. In the case of two IGBTs 1 on the right and left side, their collectors C are connected to the power supply bus line 2 via second connecting conductors 4 a and 6 a; their emitters E are each connected to the load-side bus line 3 via the first connecting conductor 4 .

Die Bezugsziffer 10 bezeichnet eine Steuerstromversorgung, die für beide IGBTs 1 gemeinsam vorgesehen ist. Die Steuerstromversorgung 10 schließt zwei Stromversorgungen ein: eine Stromversorgung 11 zum Schließen und eine Stromversorgung 12 zum Öffnen, die wie in Fig. 7 geschaltet sind. Die negative Seite der Stromversorgung 11 zum Schließen und die positive Seite der Stromversorgung 12 zum Öffnen sind mit einem Anschluß 13 verbunden. Die positive Seite der Stromversorgung 11 zum Schließen und die negative Seite der Stromversorgung 12 zum Öffnen sind mit einem Anschluß 14 über einen nicht dargestellten Schalter-Schaltkreis verbunden.Reference numeral 10 denotes a control power supply that is provided for both IGBTs 1 together. The control power supply 10 includes two power supplies: a power supply 11 for closing and a power supply 12 for opening, which are connected as in FIG. 7. The negative side of the power supply 11 for closing and the positive side of the power supply 12 for opening are connected to a terminal 13 . The positive side of the power supply 11 for closing and the negative side of the power supply 12 for opening are connected to a terminal 14 via a switch circuit, not shown.

Die Bezugsziffern 15 und 18 bezeichnen jeweils eine erste Verbindungsleitung, und die Bezugsziffern 17 und 20 bezeichnen jeweils eine zweite Verbindungsleitung. Die Verbindungsleitungen verbinden jeweils die Anschlüsse 13 und 14 der Steuerstromversorgung 10 mit den Anschlüssen (e) und Steuerelektroden (g) der IGBTs 1 auf der rechten und linken Seite, wie in Fig. 7 gezeigt. Die Bezugsziffer 16 bezeichnet schematisch die Induktivität der Verbindungsleitung 15; die Bezugsziffer 19 bezeichnet schematisch die Induktivität der Verbindungsleitung 18.Reference numerals 15 and 18 each designate a first connecting line, and reference numerals 17 and 20 each designate a second connecting line. The connecting lines each connect the terminals 13 and 14 of the control power supply 10 to the terminals (e) and control electrodes (g) of the IGBTs 1 on the right and left sides, as shown in FIG. 7. The reference number 16 schematically denotes the inductance of the connecting line 15 ; the reference number 19 schematically denotes the inductance of the connecting line 18 .

Als nächstes wird der Betrieb der herkömmlichen Halbleiter-Steuerungsvorrichtung erläutert. Die Spannung der Schließ-Stromversorgung 11 wird durch Schließen eines nicht dargestellten Schalter-Schaltkreises angelegt, so daß die Anschlüsse (e) negativ werden, und die Steuerelektroden (g) positiv werden. Demzufolge leiten die Abschnitte zwischen den Kollektoren C und den Emittern E auf die angelegte Spannung hin, wodurch bewirkt wird, daß ein Laststrom von der Stromversorgungsbusleitung 2 zu der lastseitigen Busleitung 3 fließt. Falls eine vorbestimmte Spannung der Öffnungs-Stromversorgung 12 angelegt wird, so daß die Anschlüsse (e) positiv werden und die Steuerelektroden (g) negativ, wird die Leitung zwischen dem Kollektor C und dem Emitter E blockiert, wodurch ein Strom, der von der Stromversorgungsbusleitung 2 zu der lastseitigen Busleitung 3 fließt, abgeschaltet wird.Next, the operation of the conventional semiconductor control device will be explained. The voltage of the closing power supply 11 is applied by closing a switch circuit, not shown, so that the terminals (e) become negative and the control electrodes (g) become positive. As a result, the portions between the collectors C and the emitters E conduct to the applied voltage, causing a load current to flow from the power supply bus line 2 to the load side bus line 3 . If a predetermined voltage is applied to the opening power supply 12 so that the terminals (e) become positive and the control electrodes (g) negative, the line between the collector C and the emitter E is blocked, causing a current to flow from the power supply bus line 2 flows to the load-side bus line 3 , is switched off.

Halbleiter-Steuerelemente weisen im allgemeinen Streuungen der Zeit (Einschalt/Ausschalt-Zeit) zwischen dem Anlegen eines Öffnungs-/Schließ-Signals an ihren Steuerelektroden bis zum Öffnen/Schließen des Abschnittes zwischen den Hauptschaltkreiselektroden auf. Außerdem weisen Anschlußleiter und Verbindungsleitungen zum Verbinden von Halbleiter-Steuerungselementen oder ähnlichem Induktivitäten auf.Semiconductor control elements are generally scattered the time (on / off time) between creation an open / close signal on their control electrodes until the opening / closing of the section between the Main circuit electrodes on. Also point out Connection conductors and connecting lines for connecting Semiconductor control elements or the like Inductors on.

Es sei nun angenommen, daß die IGBTs 1a und 1b sowohl auf der rechten als auch auf der linken Seite durch ein Spannungssignal von der Steuerstromversorgung 10 öffnen, wodurch ein Strom vom Kollektor C jedes IGBTs 1a und 1b zu dem Emitter E desselben geschaltet wird. Falls die Abschaltzeit des linken IGBTs 1a kürzer ist als die Abschaltzeit des rechten IGBTs 1b, wird der Strom durch den IGBT 1a schneller kleiner. Deshalb entsteht eine Spannung über den beiden Enden der Induktivität 5 mit einer Polarität wie in Fig. 7 gezeigt, die proportional zu dem Produkt der Änderungsrate des Stromes, die von den Eigenschaften des IGBTs 1a abhängt, und der Induktivität 5 des Verbindungsleiters 4 auf der linken Seite ist, das heißt, die lastseitige Busleitung 3 wird positiv, und der Emitter E des IGBTs 1a wird negativ. Diese entstehende Spannung wird in eine Vielzahl von Spannungen unterteilt, proportional zu den jeweiligen Induktivitäten einer Serienschaltung der Induktivität 7, der Induktivität 19 und der Induktivität 16, mit Polaritäten, die durch Symbole + und - in Fig. 7 angedeutet sind. Dementsprechend wird eine Spannung auf die Steuerelektrode (g) der IGBTs 1a oder 1b gegeben, die kleiner oder größer ist als die von der Steuerstromversorgung 10 angelegte Spannung.It is now assumed that the IGBTs 1 a and 1 b open on both the right and left sides by a voltage signal from the control power supply 10 , whereby a current from the collector C of each IGBTs 1 a and 1 b to the emitter E thereof is switched. If the turn-off of the left IGBTs 1a is shorter than the turn-off of the right b IGBT 1, the current is faster smaller by the IGBT 1 a. Therefore, a voltage arises across the two ends of the inductor 5 with a polarity as shown in Fig. 7, which is proportional to the product of the rate of change of the current, which depends on the properties of the IGBT 1 a, and the inductance 5 of the connecting conductor 4 on the left side is, that is, the load-side bus line 3 becomes positive, and the emitter E of the IGBT 1 a becomes negative. This resulting voltage is divided into a plurality of voltages, proportional to the respective inductances of a series connection of the inductor 7 , the inductor 19 and the inductor 16 , with polarities which are indicated by symbols + and - in FIG. 7. Accordingly, a voltage is applied to the control electrode (g) of the IGBTs 1 a or 1 b, which is smaller or larger than the voltage applied by the control power supply 10 .

Weil die herkömmliche Halbleiter-Steuervorrichtung wie oben beschrieben konstruiert ist, wird eine von den Induktivitäten 5 und 7 zum Steuerzeitpunkt induzierte Spannung, zum Beispiel im Öffnungs-/Schließ-Zeitpunkt, auf die Induktivitäten 16 und 19 zwischen der Steuerstromversorgung 10 und den Anschlüssen (e) der IGBTs gegeben, was dazu führt, daß eine höhere oder eine niedrigere Spannung auf die Steuerelektrode (g) des IGBTs gegeben wird als die von der Steuerstromversorgung 10 gelieferte Spannung. Deshalb sind Fälle aufgetreten, in welchen IGBTs nicht ordnungsgemäß funktionierten, oder in einigen Fällen IGBTs zerstört worden sind, weil eine Spannung oberhalb einer zulässigen Spannung für IGBTs auf diese gegeben wurde.Because the conventional semiconductor control device is constructed as described above, a voltage induced by the inductors 5 and 7 at the control timing, for example, at the opening / closing timing, is applied to the inductors 16 and 19 between the control power supply 10 and the terminals (e ) of the IGBTs, which results in a higher or a lower voltage being applied to the control electrode (g) of the IGBTs than the voltage supplied by the control power supply 10 . Therefore, cases have occurred in which IGBTs have malfunctioned, or in some cases, IGBTs have been destroyed because a voltage above an allowable voltage for IGBTs has been applied to them.

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die oben erwähnten Probleme zu lösen. Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hochzuverlässige Halbleiter-Steuerungsvorrichtung vorzusehen, die in der Lage ist, eine Vielzahl von Halbleiter-Steuerungselementen stabil zu steuern, von denen eine der Hauptschaltkreiselektroden zusammengeschaltet sind, mittels einer gemeinsamen Steuerstromversorgung.The present invention aims to achieve the above to solve the problems mentioned. Accordingly, it is one Object of the present invention, a highly reliable Semiconductor control device to be provided in the Is capable of a variety of semiconductor control elements to control stably, one of which Main circuit electrodes are interconnected, by means of a common control power supply.

In der Halbleiter-Steuerungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist ein Transformator mit einer ersten Wicklung und einer zweiten Wicklung angeordnet, die dieselbe Polarität wie die erste Wicklung hat. Die erste Wicklung ist zwischen die Steuerstromversorgung und eine der Hauptschaltkreiselektroden eines Halbleiter- Steuerelementes eingefügt. Die zweite Spule ist zwischen die Steuerstromversorgung und die Steuerelektrode des Halbleiter-Steuerungselements eingefügt. In the semiconductor control device of the present Invention is a transformer with a first winding and a second winding arranged the same Polarity like the first winding has. The first winding is between the control power supply and one of the Main circuit electrodes of a semiconductor Control inserted. The second coil is between the control power supply and the control electrode of the Semiconductor control element inserted.

Bei dem Transformator der vorliegenden Erfindung erzeugt eine erste Wicklung eine Spannung an einer der Hauptschaltkreiselektroden eines Halbleiter- Steuerungselements, wenn das Halbleiter-Steuerungselement gesteuert wird. Eine Spannung mit derselben Polarität wie die obige Spannung wird von einer zweiten Wicklung zwischen der Steuerstromversorgung und der Steuerelektrode des IGBTs erzeugt. Somit wird die auf einer Seite der Hauptschaltkreiselektroden erzeugte Spannung gelöscht oder kompensiert, wodurch bewirkt wird, daß keine abnormale Spannung auf die Steuerelektroden gegeben wird.Generated in the transformer of the present invention a first winding a voltage on one of the Main circuit electrodes of a semiconductor Control element when the semiconductor control element is controlled. A voltage with the same polarity as the above voltage is from a second winding between the control power supply and the control electrode of the IGBT. Thus on one side of the Main circuit electrodes erased voltage or compensated, causing no abnormal Voltage is applied to the control electrodes.

Im folgenden soll die vorliegende Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben werden.The following is intended to refer to the present invention be described in more detail on the drawings.

Fig. 1 ist ein Schaltplan, der ein Ausführungsbeispiel einer Halbleiter- Steuerungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt; Fig. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a semiconductor control device of the present invention;

Fig. 2 ist ein Schaltplan, der ein anderes Ausführungsbeispiel der Halbleiter- Steuerungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt; Fig. 2 is a circuit diagram showing another embodiment of the semiconductor control device of the present invention;

Fig. 3 bis 6 sind Ansichten, die andere Elemente zeigen, die als Halbleiter- Steuerungselemente in der vorliegenden Erfindung verwendet werden; und FIGS. 3 to 6 are views showing other elements indicate, which are used as a semiconductor controlling elements in the present invention; and

Fig. 7 ist ein Schaltplan, der diesen Typ einer herkömmlichen Halbleiter- Steuerungsvorrichtung zeigt. Fig. 7 is a circuit diagram showing this type of conventional semiconductor control device.

Fig. 1 ist ein Schaltplan, der ein Ausführungsbeispiel einer Halbleiter-Steuerungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt. Transformatoren 31 und 35 sind zwischen einer Steuerstromversorgung 10 und jeweiligen IGBTs 1a und 1b angeordnet. Der Transformator 31 umfaßt eine erste Wicklung 32 und eine zweite Wicklung 33, von denen beide um einen Eisenkern 34 mit gleicher Windungszahl und gleicher Polarität gewickelt sind, wie in Fig. 1 gezeigt. Die erste Wicklung 32 ist in eine erste Verbindungsleitung 15 eingefügt, um einen Anschluß 13 der Steuerstromquelle 10 mit einem Anschluß (e) des IGBTs 1a zu verbinden. Die zweite Wicklung 33 ist in eine zweite Verbindungsleitung 17 zum Verbinden eines Anschlusses 14 der Steuerstromversorgung 10 mit der Steuerelektrode (g) des IGBTs 1a eingefügt. Die Konstruktion des Transformators 35 ist dieselbe wie die des Transformators 31. Eine erste Wicklung 36 und eine zweite Wicklung 37 sind um einen Eisenkern 38 mit der gleichen Windungszahl und der gleichen Polariät gewickelt. Diese Wicklungen sind mit der in Fig. 1 gezeigten Polarität zwischen die Steuerstromversorgung 10 und den rechten IGBT 1b geschaltet. Weil die anderen Komponenten in Fig. 1 dieselben sind wie jene des in Fig. 7 gezeigten Standes der Technik, werden dieselben Bezugsziffern für entsprechende Komponenten verwendet, und diesbezügliche Erläuterungen ausgelassen. Fig. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a semiconductor control device of the present invention. Transformers 31 and 35 are arranged between a control power supply 10 and respective IGBTs 1 a and 1 b. The transformer 31 comprises a first winding 32 and a second winding 33 , both of which are wound around an iron core 34 with the same number of turns and the same polarity, as shown in FIG. 1. The first winding 32 is inserted into a first connecting line 15 in order to connect a connection 13 of the control current source 10 to a connection (e) of the IGBT 1 a. The second winding 33 is inserted into a second connecting line 17 for connecting a connection 14 of the control power supply 10 to the control electrode (g) of the IGBT 1 a. The construction of the transformer 35 is the same as that of the transformer 31 . A first winding 36 and a second winding 37 are wound around an iron core 38 with the same number of turns and the same polarity. These windings are connected with the polarity shown in Fig. 1 between the control power supply 10 and the right IGBT 1 b. Because the other components in FIG. 1 are the same as those of the prior art shown in FIG. 7, the same reference numerals are used for corresponding components and explanations are omitted.

Als nächstes wird der Betrieb der Halbleiter- Steuerungsvorrichtung erläutert. Es sei nun angenommen, daß der Zustand der beiden IGBTs 1a und 1b von einem leitenden Zustand in einen nicht leitenden Zustand wechselt, mittels eines Signals von der Steuerstromversorgung 10 in der gleichen Weise, wie im Stand der Technik nach Fig. 7, wodurch die Hauptschaltkreiselektroden der IGBTs 1a und 1b einen Strom abschalten, der von dem Kollektor C zum Emitter E fließt. Wenn zum Beispiel die Abschaltzeit des IGBTs 1a kürzer ist als die Abschaltzeit des IGBTs 1b, wird der Strom durch den IGBT 1a schneller kleiner. Durch eine in der Induktivität 5 induzierte Spannung, wie in Fig. 1 gezeigt, hat die Seite des IGBTs 1a eine negative Polarität, und die Seite der lastseitigen Busleitung 3 hat eine positive Polarität, ähnlich wie im Stand der Technik. Diese entstehende Spannung wird durch das Impedanzverhältnis einer Induktivität 7, einer Induktivität 19, der ersten Wicklung 36 des Transformators 35, der ersten Wicklung 32 des Transformators 31 und der Induktivität 16 in einer Serienschaltung, die einen ersten Anschlußleiter 6 auf ihrer rechten Seite, erste Anschlußleiter 18 und 15, und Transformatoren 35 und 31 einschließt, aufgeteilt. Es werden erregende Impedanzwerte der Transformatoren 31 und 35 gewählt, die ausreichend größer sind als die Impedanz der Induktivitäten 16 und 19, mit dem Ergebnis, daß die erste Wicklung 32 des Transformators 31 und die erste Wicklung 36 des Transformators 35 mit dem größten Teil der in der Induktivität 5 induzierten Spannung belastet sind. Dieselbe Spannung, die dieselbe Polarität hat wie die auf diese ersten Wicklungen 32 und 36 gegebene Spannung, wird jeweils in den zweiten Wicklungen 33 und 37 induziert. Als Ergebnis löschen sich die jeweiligen Spannungsbeträge, die auf die Abschnitte zwischen den Emittern E und die Steuerelektroden (g) der IGBTs 1a und 1b gegeben werden, gegenseitig durch die erste Wicklung 32 und die zweite Wicklung 33 des Transformators 31, bzw. durch die erste Wicklung 36 und die zweite Wicklung 37 des Transformators 35. Weil die jeweiligen Impedanzbeträge der Transformatoren 31 und 35, gesehen von der Steuerstromversorgung 10, zu Null werden, wird deshalb ein Signal, das auf den Abschnitt zwischen der Steuerelektrode (g) und den Anschlüssen (e) eines jeden der IGBTs 1a und 1b gegeben wird, nicht behindert. Ein gewünschtes Signal kann an den Abschnitt zwischen der Steuerelektrode (g) und den Anschlüssen (e) geliefert werden.Next, the operation of the semiconductor control device will be explained. It is now assumed that the state of the two IGBTs 1 a and 1 b changes from a conductive state to a non-conductive state by means of a signal from the control power supply 10 in the same manner as in the prior art according to FIG. 7, whereby the main circuit electrodes of the IGBTs 1 a and 1 b turn off a current that flows from the collector C to the emitter E. For example, if the turn-off time of the IGBT 1 a shorter b than the turn-off of the IGBT 1, the current through the IGBT 1 a faster smaller. Due to a voltage induced in the inductance 5 , as shown in FIG. 1, the side of the IGBT 1 a has a negative polarity, and the side of the load-side bus line 3 has a positive polarity, similar to the prior art. This resulting voltage is determined by the impedance ratio of an inductor 7 , an inductor 19 , the first winding 36 of the transformer 35 , the first winding 32 of the transformer 31 and the inductor 16 in a series circuit which has a first connecting conductor 6 on its right side, first connecting conductor 18 and 15 , and includes transformers 35 and 31 . Exciting impedance values of the transformers 31 and 35 are chosen which are sufficiently larger than the impedance of the inductors 16 and 19 , with the result that the first winding 32 of the transformer 31 and the first winding 36 of the transformer 35 with the majority of the in the inductance 5 induced voltage are loaded. The same voltage, which has the same polarity as the voltage applied to these first windings 32 and 36 , is induced in the second windings 33 and 37 , respectively. As a result, the respective voltage amounts, which are applied to the sections between the emitters E and the control electrodes (g) of the IGBTs 1 a and 1 b, mutually cancel each other through the first winding 32 and the second winding 33 of the transformer 31 , or respectively the first winding 36 and the second winding 37 of the transformer 35 . Therefore, because the respective impedance amounts of the transformers 31 and 35 seen from the control power supply 10 become zero, a signal applied to the portion between the control electrode (g) and the terminals (e) of each of the IGBTs 1 a and 1 b given is not hindered. A desired signal can be supplied to the section between the control electrode (g) and the terminals (e).

Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Stromversorgungsseiten der IGBTs 1a und 1b, das heißt, die Seite der Kollektoren C, sind jeweils mit Busleitungen 41 und 42 verbunden, die mit einzelnen Stromversorgungsteilen verbunden sind. Die IGBTs 1a und 1b werden mit verschiedenen Zeitverläufen durch die Steuerstromversorgung 10 gesteuert. In diesem Fall sind Anschlüsse 43 und 44 in der Steuerstromversorgung 10 zusätzlich zu den Anschlüssen 13 und 14 untergebracht, und die Stromversorgung 11 zum Schließen und die Stromversorgung 12 zum Öffnen sind wie gezeigt geschaltet, so daß rechte und linke IGBTs 1a und 1b von der Steuerstromversorgung 10 individuell gesteuert werden können. Die Spannung der Stromversorgung 11 zum Schließen oder die der Stromversorgung 12 zum Öffnen wird individuell durch Schließen eines Schalter-Schaltkreises (nicht gezeigt) zwischen die Steuerelektroden (g) und die Anschlüsse (e) der IGBTs 1a und 1b gegeben. Kondensatoren 45 und 46 sind Kondensatoren zum Absorbieren von Spannungsspitzen und sind jeweils zwischen der Steuerelektrode (g) und den Anschlüssen (e) eines jeden der IGBTs 1a und 1b angeordnet, das heißt, jeder Kondensator ist zwischen die ersten und zweiten Verbindungsleitungen geschaltet. Fig. 2 shows another embodiment of the present invention. The power supply sides of the IGBTs 1 a and 1 b, that is, the side of the collectors C, are each connected to bus lines 41 and 42 , which are connected to individual power supply parts. The IGBTs 1 a and 1 b are controlled by the control power supply 10 with different time profiles. In this case, terminals 43 and 44 are housed in the control power supply 10 in addition to the terminals 13 and 14 , and the power supply 11 for closing and the power supply 12 for opening are connected as shown, so that right and left IGBTs 1 a and 1 b of the control power supply 10 can be controlled individually. The voltage of the power supply 11 for closing or that of the power supply 12 for opening is individually given by closing a switch circuit (not shown) between the control electrodes (g) and the connections (e) of the IGBTs 1 a and 1 b. Capacitors 45 and 46 are capacitors for absorbing voltage peaks and are each arranged between the control electrode (g) and the terminals (e) of each of the IGBTs 1 a and 1 b, that is, each capacitor is connected between the first and second connecting lines.

In der Halbleiter-Steuerungsvorrichtung, wie in Fig. 2 gezeigt, die wie oben beschrieben konstruiert ist, werden die IGBTs 1a und 1b voneinander unabhängig gesteuert. Eine Spannung, die über der Induktivität 5 oder der Induktivität 7 entsteht, wenn jeder der IGBTs 1a und 1b geöffnet/geschlossen wird, wird jeweils durch Transformatoren 31 und 35 kompensiert. Somit entsteht die Spannung nicht zwischen der Steuerelektrode (g) und den Anschlüssen (e), ähnlich wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 1.In the semiconductor control device, as shown in Fig. 2, which is constructed as described above, the IGBTs 1 a and 1 b are controlled independently of each other. A voltage that arises across inductor 5 or inductor 7 when each of IGBTs 1 a and 1 b is opened / closed is compensated for by transformers 31 and 35 , respectively. Thus, the voltage does not arise between the control electrode (g) and the connections (e), similar to the exemplary embodiment in FIG. 1.

In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde ein Fall gezeigt, in welchen Transformatoren 31 und 35 jeweils einzeln zwischen die Steuerstromversorgung 10 und die Steuerelektrode (g) eines jeden der IGBTs 1a bzw. 1b eingefügt werden. Jedoch kann derselbe Effekt erzielt werden, wenn andere Impedanzelemente zusätzlich zu den Transformatoren 31 und 35 in Serie eingefügt werden. Das Windungsverhältnis der ersten und zweiten Wicklungen der Transformatoren 31 und 35 braucht nicht notwendigerweise 1 : 1 zu sein.In the exemplary embodiments described above, a case has been shown in which transformers 31 and 35 are inserted individually between the control power supply 10 and the control electrode (g) of each of the IGBTs 1 a and 1 b, respectively. However, the same effect can be achieved if other impedance elements are added in series to the transformers 31 and 35 . The turns ratio of the first and second windings of the transformers 31 and 35 need not be 1: 1.

Obwohl ein Fall dargestellt wurde, in welchem in jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele Halbleiter- Steuerungselemente IGBTs sind, ist es überflüssig zu sagen, daß derselbe Effekt erzielt werden kann, (a) wenn Spannungs-gesteuerte Halbleiter- Steuerungselemente verwendet werden, die dasselbe sind wie IGBTs, wie etwa bipolare Transistoren mit isoliertem Gate, die ähnlich MOSFETs sind, wie in Fig. 3 gezeigt, (b) wenn Strom-getriebene Halbleiter-Steuerungselemente, wie etwa in Fig. 4 gezeigte bipolare Transistoren verwendet werden, und (c) wenn Halbleiter-Steuerungselemente, wie etwa in den Fig. 5 und 6 gezeigte Thyristoren oder Gate-abschaltbare Thyristoren (GTO) verwendet werden.Although a case has been illustrated in which semiconductor control elements are IGBTs in each of the above-described embodiments, it goes without saying that the same effect can be achieved (a) when voltage-controlled semiconductor control elements are used which are the same as IGBTs, such as insulated gate bipolar transistors, which are similar to MOSFETs as shown in Fig. 3, (b) when current-driven semiconductor control elements such as bipolar transistors shown in Fig. 4 are used, and (c) when Semiconductor control elements such as thyristors shown in Figs. 5 and 6 or gate turn-off thyristors (GTO) can be used.

Wie oben erläutert wurde, ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Transformator zwischen jedem Halbleiter- Steuerungselement und einer Steuerstromversorgung jeweils angeordnet, um eine Spannung zu löschen, die zu der Zeit entsteht, wenn die Halbleiter-Steuerungselemte gesteuert werden, wodurch bewirkt wird, daß keine abnormale Spannung auf die Steuerelektrode der Halbleiter-Steuerungselemente gegeben wird. Deshalb kann eine hochzuverlässige Halbleiter-Steuerungsvorrichtung erhalten werden, in welcher Halbleiter-Steuerungselemente nicht fehlfunktionieren, und kein Isolationsdurchbruch auftritt.As explained above, according to the present Invention a transformer between each semiconductor Control element and a control power supply each arranged to clear a voltage at the time arises when the semiconductor control elements are controlled which causes no abnormal tension on the control electrode of the semiconductor control elements is given. Therefore, it can be a highly reliable Semiconductor control device can be obtained in which semiconductor control elements are not malfunction and no insulation breakdown occurs.

Claims

1. semiconductor control device, with
a plurality of semiconductor control elements ( 1 a, 1 b), each of which has a control electrode (g) and a pair of main circuit electrodes (C, E);
first connecting conductors ( 4 , 6 ) for connecting a main circuit electrode (E) of a pair of main circuit electrodes (C, E) of the semiconductor control elements ( 1 a, 1 b) together with a load-side bus line ( 3 );
second connecting conductors ( 4 a, 6 a; 41 , 42 ) for connecting the other (C) main circuit electrode of the pair of main circuit electrodes (C, E) of the semiconductor control elements ( 1 a, 1 b) with at least one power supply bus line ( 2 );
a power supply ( 10 ) for supplying at least one of a positive voltage and a negative voltage with respect to a reference voltage of the one main circuit electrode (E) to the control electrode (g) of the semiconductor control element ( 1 a, 1 b);
Connection means including first connection lines ( 15 , 18 ) connecting the one main circuit electrodes (E) of each of the semiconductor control elements ( 1 a, 1 b) together with the control power supply ( 10 ) to supply the reference voltage, and the second Include connecting leads ( 17 , 20 ) connecting the control electrode (g) of each semiconductor control element to the control power supply ( 10 ) to supply at least one of the positive voltage and the negative voltage; and
Transformers ( 31 , 35 ), which are provided for each of the semiconductor control elements ( 1 a, 1 b), each of which first windings ( 32 , 36 ) which are inserted into the first connecting line ( 17 , 18 ) and second Windings ( 33 , 37 ) which are inserted into the second connecting line ( 17 , 20 ) and wound with the same polarity as that of the first winding ( 32 , 36 ).

2. A semiconductor control device according to claim 1, characterized in that the other main circuit electrode (C) of each of the semiconductor control elements ( 1 a, 1 b) is connected together to a power supply bus line ( 2 ).

3. A semiconductor control device according to claim 1, characterized in that the second connecting lines ( 17 , 20 ) of the connecting devices are connected together to the control power supply ( 10 ), and in that a voltage is common to the control electrode (g) of each semiconductor Control element ( 1 a, 1 b) is given.

4. A semiconductor control device according to claim 1, characterized in that the other main circuit electrodes (C) of each semiconductor control element ( 1 a, 1 b) are connected to different power supply bus lines ( 41 , 42 ).

5. Semiconductor control device according to claim 1, characterized in that the second connecting lines ( 17 , 20 ) of the connecting devices are individually connected to the control power supply ( 10 ) and in that a voltage with a desired polarity individually on the control electrode (g) one each semiconductor control element ( 1 a, 1 b) is given.

6. A semiconductor control device according to claim 1, characterized in that voltage-absorbing devices ( 45 , 46 ) between the one main circuit electrode (E) and the control electrode (g) of each semiconductor control element ( 1 a, 1 b) are arranged.

7. A semiconductor control device according to claim 6, characterized in that the voltage-absorbing devices ( 45 , 46 ) are a capacitor which is connected between the first connecting line ( 15 , 18 ) and the second connecting line ( 17 , 20 ).

8. A semiconductor control device according to claim 1, characterized in that the semiconductor control elements ( 1 a, 1 b) are bipolar transistors with an insulated gate.

9. A semiconductor control device according to claim 1, characterized in that the semiconductor control elements ( 1 a, 1 b) are field effect transistors of the insulated gate type.

10. A semiconductor control device according to claim 1, characterized in that the semiconductor control elements ( 1 a, 1 b) are current-driven semiconductor control elements.

11. A semiconductor control device according to claim 1, characterized in that the semiconductor control elements ( 1 a, 1 b) are thyristors.

12. A semiconductor control device according to claim 1, characterized in that the semiconductor control elements ( 1 a, 1 b) are GTO thyristors.

13. A semiconductor control device according to claim 1, characterized in that each of the transformers ( 31 , 35 ) has an iron core, around which the first and second windings ( 32 , 33 ; 36 , 37 ) are wound.

14. A semiconductor control device according to claim 1, characterized in that the winding ratio of the first and second windings ( 32 , 33 ; 36 , 37 ) of each of the transformers ( 31 , 35 ) is a ratio in which a voltage arising at the time of control is deleted becomes.

15. A semiconductor control device according to claim 1, characterized in that the winding ratio of the first and second windings ( 32 , 33 ; 36 , 37 ) of each of the transformers ( 31 , 35 ) is 1: 1.